L波段直接數(shù)字式快跳頻率合成器設(shè)計(jì)
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其中PLL做鎖相倍頻，用DDS作參考頻率，通過(guò)采用高的鑒相頻率來(lái)提高PLL的轉(zhuǎn)換速度，同時(shí)PLL的帶通性能可以很好的抑制DDS輸出中的部分雜散。這種方案兼顧了DDS和PLL的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，頻率合成器的輸出頻率和頻率分辨率分別是：
其中M為鎖相環(huán)的分頻比，K為DDS的頻率控制字。
該方案的優(yōu)點(diǎn)是高分辨率、寬頻帶、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于控制。但由于PLL是倍頻式的，因此落在環(huán)路帶寬內(nèi)的DDS輸出的相噪和雜散將倍增20logNdB(一般取N10)，而且該系統(tǒng)的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間是由PLL決定的，也就是由環(huán)路濾波器的帶寬決定。所以采用此方案時(shí)，要獲得優(yōu)良的相位噪聲性能，環(huán)路帶寬要窄；要獲得較快的頻率轉(zhuǎn)換速度，環(huán)路帶寬要足夠?qū)?，兩者相互矛盾。此外，由于PLL本身固有的延時(shí)特性，整個(gè)系統(tǒng)的頻率轉(zhuǎn)換速度受到限制，最快只能到μs量級(jí)。
2．2 DDS+倍頻頻率合成方案
DDS具有超高速輸出頻率，切換極快以及頻率合成器體積小的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又具有合成頻率低的弱點(diǎn)。這樣，采用DDS+倍頻相結(jié)合方式，利用倍頻器代替常用的PLL，克服了DDS+PLL頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。DDS作為頻率合成器的核心部分，產(chǎn)生足夠多的離散頻點(diǎn)，然后用倍頻鏈提高DDS的輸出頻率，同時(shí)拓展了DDS輸出帶寬最終滿足系統(tǒng)要求。DDS+倍頻頻率合成方案原理框圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/154532.htm
該方案可以輸出較多的頻點(diǎn)、獲得較高的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、擁有較寬的輸出頻帶以及比較容易實(shí)現(xiàn)。但是由于是DDS直接倍頻產(chǎn)生的，因此近端雜散較差，而且倍頻器也會(huì)產(chǎn)生更多的非線性失真和雜散，所以在方案中合理選擇DDS輸出頻段，利用帶通濾波器或帶通濾波器組有效抑制DDS輸出雜散，合理分配倍頻器鏈的倍頻次數(shù)，可以在保證頻率合成器輸出頻率高速切換的同時(shí)達(dá)到輸出頻譜純度的要求。選擇合適的DDS輸出頻率，可以使DDS本身輸出信號(hào)雜散最小。足夠多的濾波器可以達(dá)到滿意的頻譜純度。合理的倍頻次數(shù)可以降低對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)要求，將有利于減小輸出信號(hào)雜散。
2．3 DDS陣列頻率合成方案
雜散抑制是DDS系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮的主要問(wèn)題，當(dāng)DDS輸出頻帶越窄，各種雜散混入其中的幾率一般就越小，雜散性能通常就越好。當(dāng)輸出帶寬較寬時(shí)，如果采用兩路或多路DDS并行輸出，每一路輸出一段頻率，然后分別濾波，再通過(guò)合成開(kāi)關(guān)輸出，從而使寬帶頻率變成窄帶頻率。這樣可以獲得高速高純度的寬帶頻率輸出。DDS陣列方法原理框圖如圖4所示。
DDS陣列方法主要缺點(diǎn)是輸出頻率低，而且由于每路帶通濾波器的不理想性會(huì)使每路DDS間干擾比較嚴(yán)重。
本文主要是利用DDS技術(shù)設(shè)計(jì)出一個(gè)L波段的跳頻頻率合成器，要求輸出頻率范圍、跳頻速度、步進(jìn)、相位噪聲達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo)。經(jīng)過(guò)分析，通過(guò)以上幾種方法的比較，考慮到在實(shí)際設(shè)計(jì)中對(duì)頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間有非常嚴(yán)格(幾個(gè)us)的設(shè)計(jì)要求，因而使用了DDS+倍頻鏈的組合方案來(lái)解決這些問(wèn)題。這種方案能使設(shè)計(jì)中最主要的指標(biāo)——頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間得到保證。
系統(tǒng)性能分析：
(1)若時(shí)鐘頻率為fc，則DDS輸出頻率fo=(K×fc)／2N，N倍頻后系統(tǒng)輸出頻率為fON=Nfo；
(2)頻率合成器輸出帶寬為DDS輸出帶寬的N倍；
(3)輸出頻率分辨率是DDS分辨率的N倍；
(4)系統(tǒng)輸出頻率切換速率取決于DDS切換速率，達(dá)到ns級(jí)；
(5)相位噪聲
DDS實(shí)際上是一個(gè)完成分頻功能的系統(tǒng)。理論上相位噪聲是應(yīng)陔以分頻比N相對(duì)于時(shí)鐘的相位噪聲優(yōu)化20logNdB，但實(shí)際上，由于DDS系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)字部分又引入了相位抖動(dòng)，抵消了相噪優(yōu)化的部分，甚至還使相噪有所惡化。一般情況下DDS輸出的相噪要低于時(shí)鐘相噪，即使參考源的相噪指標(biāo)再好，DDS系統(tǒng)輸出的相噪不可能低于DDS芯片相噪指標(biāo)的下限。而倍頻鏈完成倍頻功能，它的相位噪聲相對(duì)于時(shí)鐘的相位噪聲惡化20logM(dB)，其中M為倍頻次數(shù)。由此可以看出，使用DDS+倍頻相位噪聲可按下式計(jì)算：Lo=LDDS+L倍(dBc／Hz)；
(6)輸出雜散
DDS輸出頻率雜散差的點(diǎn)多發(fā)生在其參考源整數(shù)分頻的時(shí)候，可通過(guò)DDS輸出頻率來(lái)避開(kāi)這些雜散大的頻點(diǎn)。
通過(guò)以上分析可知該方案是滿足系統(tǒng)要求的。
評(píng)論